[发明专利]一类具有弯曲分子结构化合物的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一类具有弯曲分子结构的化合物在制备有机半导体薄膜及器件中的应用。

背景技术

近年来，伴随着有机半导体科学与技术的发展，具有高载流子迁移率有机半导体材料在信息显示、集成电路、光伏电池和传感器等方面显示出广阔的应用前景。王海波等(先进材料杂志，Adv.Mater.，2007，19，2168-2171.)首次报道了一种在非晶衬底上制备盘状有机半导体多晶薄膜的方法-弱外延生长(Weak Epitaxy Growth)，所制备出的多晶薄膜表现出类单晶水平的载流子迁移率性能。弱外延生长是指利用有序衬底或有序基板作为诱导层，依靠诱导层材料的晶体晶格和在诱导层上生长的材料晶体晶格之间的存在的外延关系，使在诱导层上生长的材料的分子实现取向生长；弱外延的另一个特点是诱导层材料的分子和在诱导层上外延生长材料的分子之间作用力是弱的范德华力，分子“站立”在诱导层上生长。随后，一系列研究结果表明，诱导层材料的分子和在诱导层上外延生长材料的分子之间晶体晶格参数匹配度越高，所获得的薄膜质量越好。为调节诱导层分子所形成晶体的晶格参数，中国发明专利(CN101955491A)给出了一系列棒状线性分子作为诱导层材料；黄丽珍等(先进材料杂志，Adv.Mater.，2011，23，3455-3459.)报道了采用棒状线性分子共混物调节诱导层晶胞参数的方法。但是，目前很少有关于弯曲分子结构的化合物作为诱导层的报道。由于线性棒状分子化合物的加工温度较高，通常在180℃以上，使其应用范围受到限制。相比于线性棒状分子化合物，具有弯曲分子结构的化合物具有更低的加工温度，可以和聚合物等柔性衬底具有更好的兼容性，因此材料具有更广阔的应用前景。

发明内容

为了克服现有的弱外延薄膜诱导层材料存在的问题，本发明提供了一类具有弯曲分子结构化合物的应用，所述的化合物作为弱外延生长薄膜中的诱导层材料；用本发明提供的一类具有弯曲分子结构的化合物作为诱导层材料，用弱外延生长制备出具有高迁移率的有机半导体薄膜和器件；所述的高迁移率达到2.2-2.3cm²/Vs。

本发明提供的一类具有弯曲分子结构的化合物的分子结构式和名称如表1所示；

表1

本发明提供的一类具有弯曲分子结构的化合物的制备方法，

1)PM4P的合成的技术路线如下：

2)2PM3P的合成的技术路线如下：

3)3PM3P的合成的技术路线如下：

其中，PM4P，2PM3P和3PM3P通过Suzuki偶联反应得到。所涉及的反应中间体苯硼酸，间二溴苯，对溴碘苯和4-联苯硼酸为已知的产品；化合物I，II和IV按照已公开的技术方案制备。化合物I，II和IV的合成参照物理化学杂志B辑(J.Phys.Chem B.，2001，105，8845-8860)，化合物III的合成参照生物有机和药物化学(Bioorganic and medicinal Chemistry，2008，16，9056-9064)。

PPy4P，2PPy3P和3PPy3P同样通过Suzuki偶联反应得到，是将间二溴苯替换为2，6-二溴吡啶，其余的同PM4P，2PM3P和3PM3P的制备方法。

PTh4P和2PTh3P同样通过Suzuki偶联反应得到，是将二溴苯替换为2，5-二溴噻吩，其余的同PM4P，2PM3P的制备方法。

2F-PM4P，2F-2PM3P和2F-3PM3P的合成参照PM4P，2PM3P和3PM3P的合成方法，只需将苯硼酸替换为4-氟苯硼酸(工业产品)；4-联苯硼酸替换为4′-氟代联苯-4-硼酸。它的合成方法见中国专利(CN101955491A)。

2F-PPy4P，2F-2PPy3P和2F-3PPy3P通过Suzuki偶联反应得到，合成方法参照2F-PM4P，2F-2PM3P和2F-3PM3P的方法合成，只需将间二溴苯替换为2，6-二溴吡啶即可。